L.E.D. Luce per il futuro

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1 L.E.D. Luce per il futuro

2 Cos è un LED? Acronimo di LIGHT-EMITTING DIODE

3 Cos è un diodo? Semiconduttore (materiale che ha una conducibilità intermedia tra i conduttori e gli isolanti) che permette il flusso di corrente elettrica in una sola direzione.

4 Giunzione P-N: Il diodo a giunzione è un diodo a semiconduttore molto diffuso nell'ambito dell'elettronica a stato solido. Esso è stato il primo dispositivo a semiconduttore reso disponibile commercialmente, negli anni Esso viene attualmente realizzato utilizzando prevalentemente cristalli di Silicio drogati ad un'estremità (chiamata zona p) con atomi di Boro ed all'altra (chiamata zona n) con atomi di Fosforo. Tra la zona p e la zona n vi è una relativamente piccola zona di transizione dove il tipo del drogaggio del semiconduttore varia bruscamente, per cui questa area del cristallo viene usualmente definita giunzione p-n.

5 Frequenze del visibile Drogature - colori - tensioni GaAsP = rosso, rosso-arancione, arancione, giallo (1,1-1,2 V) GaAlP = verde (2-22 V) InGaN = blu-verde, blu (4 V)

6 Inventore del Led: Nick Holonyak nel 1962 Funzionamenti tipici Led tradizionali Corrente Ampere (I)= 0,5-40 ma Tensione Volt (V) = 1,1-4 V continua senza sbalzi SI Edison NO Tesla (quella di casa) Potenza assorbita (Watt) da un tipico led rosso 1,6 V x 0,01 A = W

7 TRADIZIONALI APPLICAZIONI

8 L EVOLUZIONE: Led ad alta potenza Elaborati da Alberto Barbieri all università di Cardiff (GB) nel 1995

9 Principali prodotti presenti sul mercato CREE MC-E COB Chip On Board EDISO N CREE STAR COB SLIM Module

10 Attacco GU10 Flex strip Attacco E27 Strip rigide

11 Indium Gallium Nitride (InGaN) Aluminum Indium Gallium Phosphide (AlInGaP)

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13 SVILUPPI TECNOLOGICI

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15 SVILUPPI UTERIORI DELLA TECNOLOGIA OLED ORGANIC LIGHT- EMITTING DIODE

16 SMARTLIGHTING Trasmissione wireless attraverso la luce Un dispositivo wireless a LED può inviare e ricevere dati attraverso l etere ad una velocità tra 1 e 10 Mbps e ognuno dei LED fungerà da access point per la rete. Questo permetterà di sostituire le frequenze radio usate oggi nei computer, nei cellulari e in altri dispositivi portatili, consentendo la connessione ad Internet e l invio/ricezione dei dati.

17 Efficienza= potenza resa /potenza assorbita x 100 Efficienza <10 % Efficienza >45 % Resa cromatica= indica la fedeltà con la quale vengono visualizzati i colori 0<Ra<100 Tonalità o temperatura di colore

18 Direttiva EuP illuminazione di uffici, ambienti industriali e stradale Le linee guida che definiscono i requisiti minimi per l illuminazione fanno riferimento all efficienza energetica delle lampade durante l intero ciclo di vita. Per quanto riguarda l illuminazione stradale, commerciale e industriale, la regolamentazione stabilita dalla direttiva prevede un divieto graduale di produzione ed importazione delle lampade poco efficienti, a partire da settembre Scadenze Programma di eliminazione graduale per l illuminazione di uffici, ambienti industriali e stradale Informazioni aggiornate a dicembre 2008; i dati riportati potrebbero essere diversi dalla versione finale della Direttiva EuP 2017 Eliminazione delle lampade ad alogenuri metallici (MH) a bassa efficienza (solo E27/E40/PGZ12) Divieto di immissione lampade fluorescenti T8 alofosforo mediante requisiti di efficinza minima Divieto di immissione delle lampade fluorescenti T12 Divieto di immissione delle lampade al sodio ad alta pressione (HPS): HPS standard (solo con attacco E27/ E40/ PGZ12) Divieto di immissione delle lampade ad alogenuri metallici (MH): lampade MH meno efficienti (solo con attacco E27/E40/PGZ12) 2014 Revisione del Regolamento da parte della Commissione Europea Divieto di immissione delle lampade al mercurio ad alta pressione (HPM) Divieto di immissione delle lampade al sodio ad alta pressione plug-in per la sostituzione diretta di lampade HPM (le lampade plug-in devono corrispondere a livello delle Super/Plus HPS; quasi tutte le lampade plug-in per la sostituzione diretta delle HPM saranno bandite) Divieto di immissione delle lampade ad alogenuri metallici con basse prestazioni (MH) (solocon attacco E27/E40/PGZ12)

19 RAEE Rifiuti da apparecchiature elettriche ed elettroniche Giunti al termine del ciclo di vita diventano rifiuti classificati con la sigla RAEE. Tali rifiuti non possono essere gettati nei normali cassonetti e smaltiti in discarica, ma necessitano di una raccolta separata al fine di recuperare i materiali riciclabili (metalli, plastiche, vetro, ecc.) e di smaltire in modo sicuro le componenti inquinanti. Lampade a risparmio energetico 3-5 mg Mercurio

20 TIPO DI LAMPADA INDICE DI EFFICIEN ZA (*) DURATA MEDIA (ORE) RESA CROMATICA (INDICE) TONALITA (K) AD INCANDESCENZA /3000 AD ALOGENI CON ATTACCO A VITE A DOPPIO ATTACCO A BASSISSIMA TENSIONE (**) FLUORESCENTI COMPATTE ELETTRONICHE INTEGRATE /5000 CONVENZIONALI /5000 FLUORESCENTI TUBOLARI A LUCE STANDARD Secondo i tipi A LUCE EXTRA / /6500 AD ALTA FRAQUENZA /4000 A SODIO AD ALTA PRESSIONE A LUCE STANDARD / A LUCE CONFORT / A LUCE BIANCA / A IODURI METALLICI 6/9 6000/ / / / /4200 A VAPORI DI MERCURIO A LED (REBEL) /60000 > (*) 1 = 12Lumen/W (**)richiede un trasformatore

21 Sequenza per accensione dei Led presa elettrica - alimentatore in tensione costante - regolatore di corrente - led. 220 V (alternata) 12-24V(continua) regolatore del flusso luminoso

22 CATTERISTICHE ELETTRICHE EFFICIENZA CIRCUITO = Potenza resa / potenza assorbita P=V x I Watt=Volt x Ampere potenza= tensione x corrente P (rebel) = 3,99 V x 0,7 A = 2,8 W P totale = 2,8 x 5 = 14 Watt Circuito del prototipo Efficienza = 61% Perdita in calore del 39 % Progetto: Circuito switching Efficienza = 95-99%

23 UTILIZZAZIONE DEI LED: QUALI SCELTE PROGETTUALI??? US-DOE (U.S. Department of Energy) sta appoggiando una campagna per l inserimento di un etichetta di qualità per i prodotti a LED che, un po come succede per il cibo, dia informazioni sulla qualità del del materiale che stiamo per acquistare. La Lighting Facts Label darà dunque indicazione sulla qualità del prodotto finale, e contiene al suo interno informazioni relative a: Emissione luminosa: espressa in Lumen Assorbimento energetico: espresso in Watt misurato a monte degli ausiliari utilizzati. Efficienza del prodotto: espresso dal rapporto tra Lumen emessi e Watt assorbiti, misurati in accordo con quanto definito dal IESNA standard, LM Approved Method for the Electrical and Photometric Testing of Solid-State Lighting Devices. Considerando parametri importanti quali l emissione e dissipazione del calore, l ottica utilizzata, il sistema elettrico adottato. Elementi che vanno ad incidere in modo diretto sulla performance dei LED. Qualità della luce: espressa come indice di Resa Cromatica (Ra), misurata come da prassi per le sorgenti tradizionali. Colore della luce: esprime la temperatura correlata di colore (Kelvin) definita secondo ANSI C Specification for the Chromaticity of Solid-State Lighting Products.

24 problematiche DISSIPAZIONE DEL CALORE CONDUZIONE CONVEZIONE

25 Saldatura led su PCB (printed circuit board)

26 problematiche ANGOLO DI ILLUMINAZIONE LED

27 problematiche ANGOLO DI ILLUMINAZIONE LED

28 VERIFICA DELLE CARATTERISTICHE PRESTAZIONALI CARATTERISTICHE TECNICHE LED REBEL LXML-PWN P w N Luce lambertiana Colore (white) Variazione del colore C= cool, N= neutral, W= warm Corrente test prodotto: 1= 350mA Livello di flusso luminoso (0,350 A)

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30 Soggetti produttori di Led Rivenditori su internet Bizetashop (Sasso Marconi) Ledtech-de (Germania) In Italia HT, RS